Проблемы эксплуатации систем теплоснабжения и повышения их энергоэффективности
Качество проектирования, монтажа и наладки систем теплоснабжения и вентиляции оценивается по результатам эксплуатации этих систем и повышению энергоэффективности. Для примера разберем некоторые эксплуатационные характеристики офисного здания, расположенного в Санкт-Петербурге.
Здание имеет собственную котельную. Системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения подключены к котельной по закрытой схеме, т. е. через теплообменники. Система отопления запроектирована таким образом, чтобы сопротивление циркуляционных колец были близки по значению. Наряду с этим на ветках системы и на стояках для увязки установлены балансировочные клапаны, которые позволяют выполнить хорошую наладку системы отопления.
Однако некоторые факторы усложняют работу, что вызывает недовольство обслуживающего персонала. Это связано с тем, что для подпитки системы отопления используется водопроводная недостаточно очищенная вода с большим содержанием воздуха. После подпитки в систему вводится определенная порция химических реактивов. Предполагается, что за несколько оборотов теплоносителя воздух в системе должен исчезнуть. В связи с таким подходом к решению этой проблемы после каждой подпитки слесарь вынужден выпускать воздух из верхних точек системы отопления. При этом некоторые терморегулирующие клапаны засоряются, и нагревательные приборы отключаются. Получается так, что погоня за дешевым способом водоподготовки привела к неустойчивой работе системы отопления.
В настоящее время широко применяется установка закрытых расширительных сосудов. Это решение является оправданным, поскольку отпадает необходимость в прокладке больших участков трубопроводов, и расширительный сосуд устанавливается в теплом помещении, что исключает его замораживание. Однако подключение его в ряде случаев требует нестандартного подхода.
В котельной указанного офисного здания установлен расширительный сосуд с резиновой мембраной в непосредственной близости от котла. После двух лет эксплуатации расширительный сосуд вышел из строя. При этом отмечалась очень высокая температура воды внутри сосуда. Этот факт можно объяснить тем, что в системе «котел — расширительный сосуд» происходила циркуляция воды по одной и той же трубе. По верхней ее части вода двигалась от котла к расширительному сосуду, а по нижней — в обратную сторону. В результате в расширительном баке температура воды поднималась выше допустимого значения, и резиновая мембрана разрушилась. Чтобы исключить циркуляцию теплоносителя на участке «котел — расширительный сосуд», гравитационное давление в этом кольце должно быть равно нулю. Для этого схему подсоединения расширительного сосуда необходимо выполнить с вертикальной петлей, как показано на рисунке 1. Такое подключение исключит циркуляцию и, как следствие, повышение температуры теплоносителя в расширительном сосуде, и продлит срок его эксплуатации.
Еще одним негативным моментом является наличие некоторых проблем в работе систем вентиляции, а именно — узла обвязки калориферов. Выполненная схема обвязки калориферов представлена на рисунке 2. В этой схеме в качестве регулировочных устройств установлены шаровые клапаны, что совершенно не допустимо. Для регулировки необходимо устанавливать балансировочные клапаны. Первоначально на этой перемычке было установлено такое сопротивление, что при отсутствии расхода через 2-ходовой клапан расход в ветке составил всего 30% от расчетного. При уменьшении общего расхода снизилась скорость теплоносителя в теплообменнике, обеспечивающем теплоносителем калориферы системы вентиляции, и, естественно, существенно уменьшился его коэффициент теплопередачи. В результате температура теплоносителя, подаваемого на калориферы, тоже существенно уменьшилась. Этот факт сразу же отразился на работе 2-ходового клапана. При таком подходе к регулированию перепад давления на клапане является непостоянным и существенно меняется в зависимости от изменения расхода теплоносителя, т. е. в зависимости от того, закрыт или открыт 2-ходовой клапан.
Рассмотрим работу узла обвязки калорифера при помощи графического отобра-жения работы циркуляционного насоса и характеристик циркуляционных колец системы теплоснабжения. Исходим из того, что насос, работающий в циркуляционном кольце, имеет постоянное число оборотов. Его характеристика представлена на рисунке 3а. Полное сопротивление циркуляционного кольца при закрытом 2-ходовом клапане складывается из сопротивления теплообменника, магистральных трубопроводов до точек А и В и сопротивления регулировочного устройства на перемычке А — В (кривая 1). При открытом 2-ходовом клапане существенно увеличивается расход теплоносителя в циркуляционном кольце и, естественно, уменьшается перепад давления на клапане (кривая 3).
При этом в несколько раз возрастает коэффициент теплопередачи теплообменника, установленного в котельной. Следовательно, одновременно с увеличением расхода теплоносителя, поступающего в калорифер, растет и его температура. Этот факт приводит к необходимости увеличения хода штока клапана. Если же ход штока клапана будет недостаточен, то 2-ходовой клапан будет работать не пропорционально, а как 2-позиционный. Появляются условия, способствующие неустойчивой работе системы, и 2-ходовой клапан может быстро выйти из строя.
В этой связи предлагается другой подход к регулировке клапана, установленного на перемычке А — В. Сопротивление на нем должно быть равно сумме сопротивлений на участках А — Е и F — В. При таком подходе перепад давлений в точках А и В и расход теплоносителя циркуляционного кольца будут меняться незначительно. Это отображается линиями 1 и 3. В связи с этим регулировка 2-ходового клапана будет плавной и пропорциональной.
Рассмотрим теперь другое циркуляционное кольцо обвязки калорифера (кольцо Е — насос — калорифер — F). При наладке балансировочного клапана, расположенного на перемычке Е — F, могут быть два варианта. Первый, когда нейтральная точка рассматриваемого циркуляционного кольца находится на участке «калорифер — точка F». Второй вариант — нейтральная точка находится на участке F — Е. В первом случае давление в точке F всегда будет больше, чем в точке Е. Тогда даже при полностью открытом 2-ходовом клапане осуществляется подмешивание обратного теплоносителя в точке Е. Если выполнить регулировку балансировочного клапана таким образом, что потери давления на участке F — Е минус потери давления на участке F — В равны сопротивлению на участке от насоса к точке F, то мы получаем следующие преимущества. Исключается подмешивание обратного теплоносителя в точке Е при полностью открытом 2-ходовом клапане. Давление в точке В станет равным давлению в точке А. В связи с этим при полностью открытом 2-ходовом клапане будет отсутствовать расход теплоносителя по перемычке А — В. Эти факторы будут способствовать устойчивой работе узла обвязки калорифера.
В результате проведенного анализа приходим к следующим выводам.
1. Качественная водоподготовка для систем отопления и теплоснабжения способствует устойчивой и надежной работе указанных систем, а также повышению их энергоэффективности.
2. Подключение расширительных сосудов желательно выполнять к обратной магистрали перед циркуляционным насосом. В противном случае необходимо предусмотреть мероприятия по устранению циркуляции воды через расширительный сосуд.
3. При установке 2-ходового клапана в обвязке калорифера необходимо устанавливать балансировочные клапаны и выполнять правильную наладку узла присоединения.
| Автор: А. Ф. Смирнов Дата: 30.10.2007 Журнал Стройпрофиль 7-07 Рубрика: теплоснабжение. жкх. отопительные системы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |